Спосіб теплової мультиплікації енергії вітроустановок
Номер патенту: 84919
Опубліковано: 10.12.2008
Автори: Небилиця Юрій Миколайович, Небилиця Катерина Сергіївна
Формула / Реферат
1. Спосіб перетворення енергії вітру в енергію стисненого повітря з наступним його накопиченням та використанням, зокрема, для перетворення в механічний момент чи електричну енергію, який відрізняється тим, що здійснюється допоміжний абсорбційний паросиловий цикл, завдяки якому теплота процесу стиснення повітря основного циклу перетворюється у додатковий механічний момент, який може бути направлений на покриття втрат основного циклу чи використаний за призначенням вітроустановки.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що теплота основного циклу перетворюється у потенціальну енергію стиснення робочого тіла допоміжного абсорбційного циклу і використовується на покриття втрат стискування повітря шляхом проведення обміну тиском між робочими тілами допоміжного та основного циклу.
Текст
1. Спосіб перетворення енергії вітру в енергію 3 84919 повітря, яка опосередковано являє собою низькопотенціальну теплоту довкілля. Спосіб перетворення енергії вітру в енергію стисненого повітря, який вибрано в якості прототипу, представлений схемою ведення пневматичної акумуляції енергії на Фіг.1, а заявлений спосіб теплової мультиплікації енергії вітроустановок представлений на Фіг.2 - схемою комбінованого вилучення енергії відновлюваних джерел. У відповідності до схеми Фіг.1 енергія потоку вітру Е вс перетворюється в механічний момент Ем , який надає руху компресору K і дозволяє отримати енергію стиснутого повітря Есп, яка в залежності від потреб за рахунок розподільника P накопичується в акумуляторі А або перетворюється в детандері у механічний момент Ем . За допомогою електричного перетворювача ЕП отриманий момент трансформується в електричну енергію Еел. Недоліком такої схеми є втрата частини енергії в компресорі внаслідок передачі теплоти qcpд процесу стиснення повітря в довкілля, що зумовлює зниження загальної енергетичної ефективності. Забезпечити стабільність отримання електричної енергії без зниження енергетичної ефективності дозволяє спосіб теплової мультиплікації енергії вітроустановок, який представлений схемою комбінованого вилучення енергії відновлюваних джерел. Відмінність запропонованого способу Фіг.2 від відомого способу Фіг.1 полягає в передачі скидної теплоти компресора qвн до абсорбційного перетворювача AП, який виконано таким чином, що його робоче тіло (PT) отримує спочатку тепло з довкілля qcpд, до якого додається скидна теплоти qвн (внутрішня теплота системи) компресора K. Енергія високого потенціалу, яка вилучена з AП, перетворюється в енергію стиснутого повітря (див. Фіг.2) чи у механічну енергію, яка може бути використана на покриття енергетичних втрат основного компресора K (на. Фіг.2 не показано). З термодинамічної точки зору процес комбінованого екстрагування енергії полягає в підвищенні якості енергії низькопотенціальної теплоти за рахунок більш впорядкованої енергії потоку вітру. Такий процес досягається шляхом переведення низькопотенціальної теплоти довкілля на вищий температурний рівень, послідуючого перетворення її ексергетичної складової у енергію високого потенціалу та повернення анергетичної складової в процес шляхом рекуперації. З точки зору енерговитрат, переведення теплоти довкілля на вищий температурний рівень в межах 50... 100K є вигідним, оскільки зумовлює їх збільшення лише на 20...30%, але дозволяє реалізувати паралельний процес перетворення теплоти. Виходячи з характеристик газових циклів розглянутих у роботі [3] за умови проведення рекуперації, рівень вилученої теплоти має становити 2,5...3 одиниць від підведеної до компресора енергії. Перетворення вилученої теплоти в енергію високого потенціалу визначається початковим температурним рівнем, перепадом температур та термодинамічними параметрами PT. При застосуванні в якості PT аміаку температурний перепад може сягати понад 150K. Так, при проведенні двохстадійного розширення зі зміною тиску PT від 24 до 1атм та початковій тем 4 пературі 400K кінцева температура PT буде становити 240K. Вибір низького початкового температурного рівня пов’язаний з можливістю досягнення вищого термічного ККД паросилової установки, оскільки за умови однакового перепаду температур PT зниження початкового температурного рівня зумовлює значно більшу зміну фактора Карно [2]. Для зазначених умов роботи паросилової установки, з врахуванням незворотності перебігу термодинамічних процесів, слід очікувати термічний ККД hТ»0,5, що забезпечує при перетворенні вилученої теплоти довкілля отримання 1...1,5 одиниць додаткової потужності. Питомий вміст енергії повітря довкілля значний, а рівень її вилучення залежить від перепаду температури при охолодженні потоку. Технічно можливо впродовж всього року за рахунок відбору теплоти здійснювати процес охолодження повітря в межах 50... 100°C, що, з урахуванням питомої теплоємності Cp=1,03кДж/(кг×К) та густини повітря r=1,29кг/м 3, повинно забезпечити вилучення енергії на рівні 60... 120кДж/м 3. Для порівняння, при середній швидкості вітру 6м/с питоме навантаженням вітроколеса агрегату середньої потужності становить 200...300Вт/м 2, що з розрахунку на 1м 3 потоку повітря буде відповідати рівню вилучення енергії всього 40...60Дж/м 3. Проведений аналіз свідчить, що рівень питомої енергії теплоти повітря довкілля значно перевищує (в 1000 разів!) рівень вилучення енергії вітроагрегатів, тому використання енергії теплоти повітря у комбінованих процесах екстрагування енергії з відновлюваних джерел є доцільним і надає ряд експлуатаційних переваг. По-перше, спрощується проведення акумулювання енергії на проміжному етапі перетворення з мінімальними апаратними затратами при використанні пневматичних акумуляторів, що дозволяє підвищити стабільність вироблення електричної енергії і автономність систем енергопостачання. По-друге, за рахунок отримання додаткової потужності, внаслідок перетворення теплоти повітря довкілля зменшується металоємність та вартість комбінованих систем енергопостачання. Зазначені експлуатаційні переваги суттєво позначаються на енерговіддачі, собівартості вироблення електричної енергії, рентабельності та термінах окупності, що надає інвестиційної привабливості використанню таких систем і має позначитися на темпах їхнього впровадження. Особливо перспективним є застосування способу теплової мультиплікації енергії вітроустановок в «малій» енергетиці, орієнтованій на широке застосування у сільській місцевості для вирішення енергетичних проблем фермерських господарств, різноманітних дрібних та кооперативних споживачів, малих підприємств, яка дотепер не мала відповідного розвитку в силу низької технікоексплуатаційної та економічної ефективності існуючих систем екстрагування енергії відновлюваних джерел. Список використаних джерел: 1. Шефтер Я И. Использование энергии ветра. - M.: Ма шиностроение, 1983. - 57с. 2. Бродянский В.M. Перспективы использова 5 84919 ния низких температур окружающей среды в теплоэнергетике и холодильной технике // Холодильная техника. - 2003. - №8. - С. 2-6. Комп’ютерна в ерстка А. Крулевський 6 3. Мартыновский В.С. Циклы, схемы и характеристики термотрансформаторов / Под ред. В.M. Бродянского. - M.: Энергия, 1979. - 288 с. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod for thermal multiplication of energy of windmills
Автори англійськоюNebylytsia Kateryna Serhiivna, Nebylytsia Yurii Mykolaiovych
Назва патенту російськоюСпособ тепловой мультипликации энергии ветроустановок
Автори російськоюНебылица Катерина Сергевна, Небылица Юрий Николаевич
МПК / Мітки
Мітки: вітроустановок, мультиплікації, спосіб, енергії, теплової
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/3-84919-sposib-teplovo-multiplikaci-energi-vitroustanovok.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб теплової мультиплікації енергії вітроустановок</a>
Попередній патент: Спосіб переробки пилових відходів метало- і феровиробництва
Наступний патент: Пристрій для віброімпульсного здрібнення
Випадковий патент: Система подачі палива в двигун внутрішнього згоряння (варіанти) та спосіб підготовки рідкого палива